礦山巖體力學(xué)考試題

礦山巖體力學(xué)考試題礦山巖體力學(xué)考試題礦山巖體力學(xué)考試題V:1.0精細(xì)整理，僅供參考礦山巖體力學(xué)考試題日期：20xx年X月中國礦業(yè)大學(xué)2011～2012學(xué)年第2學(xué)期《礦山巖體力學(xué)》試卷（A）卷參考答案考試時間：100分鐘考試方式：閉卷學(xué)院班級姓名學(xué)號題號一二三四總分得分閱卷人一、選擇題（本大題共10小題，每題2分，共20分）1、巖體的強(qiáng)度小于巖石的強(qiáng)度主要是由于（A）。（A）巖體中含有大量的不連續(xù)面（B）巖體中含有水（C）巖體為非均質(zhì)材料

（D）巖石的彈性模量比巖體的大

2、巖體的尺寸效應(yīng)是指（B）。

（A）巖體的力學(xué)參數(shù)與試件的尺寸沒有什么關(guān)系

（B）巖體的力學(xué)參數(shù)隨試件的增大而增大的現(xiàn)象

（C）巖體的力學(xué)參數(shù)隨試件的增大而減小的現(xiàn)象（D）巖體的強(qiáng)度比巖石的小3、一般把應(yīng)力變化超過原巖應(yīng)力（A）%的區(qū)域稱為采動影響區(qū)。 （A）5（B）6（C）8（D）104、巖石的吸水率是指（B）。（A）巖石試件吸入水的重量和巖石天然重量之比（B）巖石試件吸入水的重量和巖石干重量之比（C）巖石試件吸入水的重量和巖石飽和重量之比（D）巖石試件天然重量和巖石飽和重量之比5、大體而言，構(gòu)造應(yīng)力的方向（A）（A）近似水平（B）豎直方向（C）沿斷層方向（D）沿煤層走向6、一般情況下，巖石的抗壓強(qiáng)度隨著圍巖的增大（A）。（A）而增大（B）而減小（C）保持不變（D）會發(fā)生突變7、格里菲斯強(qiáng)度理論確定的材料的單軸抗壓強(qiáng)度是單軸抗拉強(qiáng)度的（C）倍。（A）4（B）6（C）8（D）128、平面問題的彈性力學(xué)基本方程有（C）個。（A）3（B）6（C）8（D）159、我國巖體分類中的BQ分類的基本質(zhì)量指標(biāo)是由哪兩個指標(biāo)確定的（

B）。

（A）RQD和節(jié)理密度（B）巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度和巖體的完整性指數(shù)（C）地下水和RQD（D）節(jié)理密度和地下水10、地應(yīng)力是指（A）。

（A）未受開挖影響的原始地應(yīng)力（B）未支護(hù)時的圍巖應(yīng)力（C）開挖后巖體中的應(yīng)力（D）支護(hù)完成后圍巖中的應(yīng)力二、名詞解釋（本大題共10小題，每題3分，共30分）1、軟化系數(shù):材料在水飽和狀態(tài)下的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與在干燥狀態(tài)下的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的比值。2、三軸抗壓強(qiáng)度：巖石在三向壓縮載荷作用下達(dá)到破壞時所承受的最大壓應(yīng)力。3、泊松比：巖石橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變的比值。4、殘余變形：巖石加載后再卸載不能恢復(fù)的變形稱之為殘余變形。5、普氏系數(shù)：單軸抗壓強(qiáng)度除以10后的值稱為巖石的普氏系數(shù)。6、強(qiáng)度準(zhǔn)則：巖石在極限應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力狀態(tài)和巖石強(qiáng)度參數(shù)之間的關(guān)系。7、巖石的孔隙率：巖石孔隙體積和巖石總體積的比值。8、流變性質(zhì)：材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和時間有關(guān)的性質(zhì)。9、圍巖壓力：圍巖作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的力。10、巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD：長度大于10cm的巖芯段長度之和與鉆孔總長的比值。三、簡答題（本大題共6小題，每題5分，共30分）解釋巖石與巖體的概念，指出二者的主要區(qū)別和相互關(guān)系。巖石：由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律聚集而形成的自然物體。廣義的巖石是指巖塊和巖體的泛稱，狹義的巖石則專指巖塊。巖體：由結(jié)構(gòu)面及其所包圍的結(jié)構(gòu)體共同組成的集合體。（巖體則是指在一定的地質(zhì)條件下,含有諸如節(jié)理,裂隙,層理和斷層等地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的復(fù)雜地質(zhì)體由巖塊和各種各樣的結(jié)構(gòu)面共同組成的綜合體）巖塊：由結(jié)構(gòu)面切割出的結(jié)構(gòu)體叫巖塊。區(qū)別聯(lián)系，見下表：答出部分即可。特征巖石巖體物質(zhì)組成由結(jié)晶礦物、非晶質(zhì)基質(zhì)、碎屑顆粒、膠結(jié)物質(zhì)分別組合構(gòu)成。由一種或一種以上的巖石組合而成，是巖塊的集合體，即由結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體共同組成。結(jié)構(gòu)根據(jù)成分及礦物顆粒性質(zhì)不同可分為結(jié)晶結(jié)構(gòu)，碎屑結(jié)構(gòu)及生物化學(xué)和膠體化學(xué)沉積的致密結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)面、結(jié)構(gòu)體性質(zhì)不同，大體分為整體結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)及散體結(jié)構(gòu)。完整性除受構(gòu)造影響而有一些隱微裂隙外，一般完整性好，不易分散解體。由于結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度不同，結(jié)構(gòu)體形態(tài)，大小不一，其完整性懸殊。均質(zhì)性絕大多數(shù)巖石致密均質(zhì)，可看作均勻介質(zhì)。由于巖石組合不同，結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體特征不同，呈明顯的非均質(zhì)性各向異性巖石內(nèi)包含層面時具各向異性特點，同一層面內(nèi)則顯示各向同性。一般塊狀巖石為各向同性體。不論巖石組合狀況如何，由于結(jié)構(gòu)面方位、發(fā)育程度及充填情況不一，巖體有明顯的各向異性。連續(xù)性礦物顆粒一般接觸緊密，其間空隙充填膠結(jié)較好，可認(rèn)為是連續(xù)體。多裂隙巖體由于各種結(jié)構(gòu)面發(fā)育，一般屬于非連續(xù)體。強(qiáng)度特征是由微小結(jié)構(gòu)起控制作用，其整體強(qiáng)度較為均一，峰值強(qiáng)度比巖體大。主要受軟弱結(jié)構(gòu)面及巖石組合控制。由于結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)體的特性不同，其整體強(qiáng)度懸殊很大。具有明顯的強(qiáng)度不均一性。峰值強(qiáng)度及殘余強(qiáng)度比巖石小。破壞機(jī)理巖石在單向受壓時以剪切破壞為主，有時出現(xiàn)拉斷破壞，在圍壓狀態(tài)下基本上是剪切破壞。多裂隙巖體為無拉伸強(qiáng)度材料，受拉極易開裂，受壓時常沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生破壞。2、簡述地應(yīng)力分布的基本規(guī)律。地應(yīng)力是一個具有相對穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場．它是時間和空間的函數(shù)。實測垂直應(yīng)力基本等于上層巖層的重量。水平地應(yīng)力普遍大于垂直地應(yīng)力。平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值隨深度增加而減小，但在不同地區(qū)，變化的速度很不相同。最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力也隨深度呈線性增長關(guān)系。最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力之值一般相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向性。地應(yīng)力的上述分布規(guī)律還會受到地形、地表剝蝕、風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)持征、巖體力學(xué)性質(zhì)、溫度、地下水等因素的影響，特別是地形和斷層的擾動影響最大。畫出巖石典型的全應(yīng)力應(yīng)變曲線，并簡要敘述幾個階段的特點。（1）壓密階段（2）彈性工作階段（3）塑性性狀階段（4）破壞階段簡述靜水壓力狀態(tài)下圓形硐室應(yīng)力分布的特點。（1）切向應(yīng)力為最大主應(yīng)力，徑向應(yīng)力為最小主應(yīng)力；（2）圍巖中任一點的徑向應(yīng)力與切向應(yīng)力之和為一常數(shù)；（3）應(yīng)力集中最大在硐石周邊，切向應(yīng)力為原巖應(yīng)力的2倍；（4）影響范圍為硐石半徑的3～4倍。結(jié)合本課程的學(xué)習(xí)簡述礦山巖體力學(xué)的特點。（1）采深大。其它工程部門在地下開挖的巷硐大都在離地表不深的地點，而采礦工程的作業(yè)地點常在地下幾百米深處，甚至達(dá)二、三千米以上。深部巖體動態(tài)與地表附近大不相同，地表附近巖體的破壞形式一般為脆性斷裂，而較深處巖體則屬粘塑性破壞，其次，巖體的應(yīng)力狀態(tài)也不相同，淺部巖體垂直應(yīng)力與水平應(yīng)力之差一般很明顯，深部巖體卻相差不甚顯著。上述情況使礦山巖石力學(xué)所采用的地壓計算方法和測試技術(shù)與其它工程相比有所不同。（2）地下開采過程中安設(shè)的人工支護(hù)大多是服務(wù)年限不長或維護(hù)時間較短的臨時結(jié)構(gòu)物，只要求其在開采期間不致破壞或適時破壞，在開采后能維持平衡狀態(tài)不危害地面安全即可，而且許多工程結(jié)構(gòu)物還可以隨采隨廢。所以，在計算精度、安全系數(shù)及巖體加固等方面的要求一般均低于水利水電、交通、建筑和國防等部門的標(biāo)準(zhǔn)。（3）由于采礦作業(yè)地點必須服從于有用礦物的自然埋藏地點，使得選擇地下工程建筑物的位置往往受很大限制。（4）其他工程部門中研究的對象多是開挖后即不再轉(zhuǎn)移的地下硐室或隧道，而礦井的采掘工作面是不斷移動的，這就要求礦山巖石力學(xué)必須考慮難以預(yù)見的復(fù)雜地質(zhì)變化對工程結(jié)構(gòu)帶來的影響。由于大面積開采還會引起采空區(qū)上方大量巖層移動和破壞，研究這些巖層的運動、破壞和平衡規(guī)律及其控制方法，是礦山巖石力學(xué)的重要課題，這也是區(qū)別于其他應(yīng)用性巖石力學(xué)學(xué)科的重要內(nèi)容。畫出典型的巖石蠕變曲線，并簡要敘述各個階段的特點。首先，在開始加載的瞬間，試件立即產(chǎn)生一個瞬時的彈性應(yīng)變（圖中OA段），這一段所經(jīng)時間極短，可看作與時間無關(guān)。由A到B這一段應(yīng)變不斷增加，但應(yīng)變速率逐漸減小，故曲線是下凹型，AB段稱為過渡蠕變或第一階段蠕變.由B到C這一段應(yīng)變以恒定的速率增長，故BC段稱為定常蠕變或第二階段蠕變，這個階段的時間延續(xù)最長。在C點以后應(yīng)變又加速增長，故曲線呈上凹型，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到某個數(shù)值D點時試件破壞，加速蠕變或第三階段蠕變。計算題（本題20分）某一巖石試件進(jìn)行單軸壓縮實驗，其壓應(yīng)力達(dá)到時發(fā)生破壞，且?guī)r石的破斷角為60°，設(shè)其抗剪強(qiáng)度為直線型。（，）試計算：（1）該巖石的c,值；（4分）（2）破壞面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力；（4分）（3）在正應(yīng)力為零的面上的抗剪強(qiáng)度；（3分）（4）在與最大主應(yīng)力作用面成30°的面上的抗剪強(qiáng)度。（2分